JP4946694B2 - Control device for permanent magnet generator - Google Patents

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Description

本発明は、自動車用のスタータジェネレータに用いて好適の、永久磁石式発電機の制御装置に関するものである。   The present invention relates to a control device for a permanent magnet generator suitable for use in a starter generator for automobiles.

近年、自動車において、例えば、電動パワーステアリングやナビゲーションシステムやオーディオ類やIT機器等の電力を使用して作動する各装置が多く搭載されるようになってきており、これらの機器類の普及に伴い自動車の電力消費も増大している。このため、従来型の自動車用発電機ではこの増大する電力消費に応じた電力を発電することは困難になってきており、より大きな発電電力を発生しうる自動車用発電機の開発が要望されている。   In recent years, in automobiles, for example, many devices that operate using electric power such as electric power steering, navigation system, audio, and IT equipment have been installed. The power consumption of automobiles is also increasing. For this reason, it has become difficult for conventional automobile generators to generate electric power corresponding to this increasing power consumption, and there is a demand for the development of an automobile generator that can generate larger generated electric power. Yes.

発電機としては、従来より永久磁石をロータに用いた永久磁石式発電機が広く知られている。この永久磁石式発電機はロータに永久磁石を用いるので、構造が簡単で大きな発電電力を得ることができる。このため、これを自動車用発電機に適用して発電電力の不足を解消することが考えられる。しかし、永久磁石式発電機は、エンジン等の駆動源の回転が変動すると、発電機のロータの回転数が変化し発電機の発電電圧が変化してしまうため、その発電電力をそのまま機器に用いることは不可能である。   As a generator, a permanent magnet generator using a permanent magnet as a rotor has been widely known. Since this permanent magnet generator uses a permanent magnet for the rotor, the structure is simple and a large amount of generated power can be obtained. For this reason, it is conceivable to apply this to an automobile generator to solve the shortage of generated power. However, in the permanent magnet generator, when the rotation of the drive source such as the engine fluctuates, the rotation speed of the rotor of the generator changes and the generated voltage of the generator changes. It is impossible.

自動車用発電機では、その電圧が12V又は24Vに定められているが、自動車用エンジンでは、回転数が数百回転(rpm)から数千回転(rpm)まで大幅に変化するため、数百回転(rpm)で12Vにセットされた発電電圧では、数千回転(rpm)では例えば100Vを超えてしまい、12V対応の電気機器には使用できない。このため、永久磁石式発電機を自動車用発電機に適用するためには、エンジン回転数が常に変動するにもかかわらず、発電電圧が略一定となるようにする必要がある。   In automobile generators, the voltage is set to 12V or 24V. However, in automobile engines, the number of revolutions varies from several hundreds of revolutions (rpm) to several thousand revolutions (rpm). The generated voltage set at 12V at (rpm) exceeds, for example, 100V at several thousand revolutions (rpm) and cannot be used for 12V compatible electrical equipment. For this reason, in order to apply the permanent magnet generator to the generator for automobiles, it is necessary to make the generated voltage substantially constant despite the engine speed constantly fluctuating.

そこで、特許文献1には、発電効率が高く且つ小型で装置コストを抑えることができるようにした、永久磁石式発電機が提案されている。
この永久磁石式発電機は、ロータに永久磁石部材を配設し、その永久磁石のN極,S極をカバーするステータの櫛部にそれぞれ巻線を巻回し、N極とS極に対応する巻線の巻回方向を互いに逆に巻回し、ステータと回転変動するロータとの間にステータに対して回転移動する磁束制御籠を配置するとともに、ステータにU,V及びW相から成る複数のコイルを巻き上げ、これらのコイルを並列結線した2種のコイル群を常用コイルと低速コイルに構成し、常用コイルと低速コイルとをスイッチを介して直列に結線し、エンジンのアイドリング等の低速時、中速時及び高速時に応答してスイッチのON・OFFを制御して予め決められた所定の発電電圧を得るように制御し、また、磁束制御籠をステータに対して回転移動させて磁束制御籠とステータとの間の空隙量を制御し、予め決められた一定の発電電圧を得るように制御するものである。
Therefore, Patent Document 1 proposes a permanent magnet generator that has high power generation efficiency and is small in size so that the apparatus cost can be suppressed.
In this permanent magnet generator, a permanent magnet member is disposed on a rotor, and windings are wound around comb portions of a stator that covers the N pole and S pole of the permanent magnet, respectively. A plurality of coils composed of U, V, and W phases are disposed on the stator while winding the wires in opposite directions to dispose a magnetic flux control rod that rotates relative to the stator between the stator and the rotor that varies in rotation. Two types of coil groups, in which these coils are connected in parallel, are configured as a normal coil and a low-speed coil, and the normal coil and the low-speed coil are connected in series via a switch. In response to the high speed and the high speed, the switch is turned on and off to control to obtain a predetermined power generation voltage, and the magnetic flux control rod is rotated with respect to the stator. The It controls a gap amount between the over data, thereby controlling so as to obtain a predetermined constant generated voltage is.

ここで、上述のような永久磁石式発電機において、一定の発電電圧を得る手法について、図11を用いて簡単に説明する。
永久磁石式発電機には、ステータの櫛部に巻回した巻数がN1のコイル(以下N1ターンという)と、ステータに対して回転移動可能でこの移動により櫛部へ流れる磁束を制御しうる磁束制御籠とが設けられている。
Here, in the permanent magnet generator as described above, a method for obtaining a constant generated voltage will be briefly described with reference to FIG.
The permanent magnet generator includes a coil having a winding number N1 (hereinafter referred to as N1 turn) wound around the stator comb portion, and a magnetic flux control rod that can be rotated with respect to the stator and can control the magnetic flux flowing to the comb portion by this movement. And are provided.

また、永久磁石式発電機では、籠位置を固定した場合にはロータ回転数に比例して発電電圧がリニアに上昇する特性を有している。したがって、発電電圧が規定電圧(14V)に達するまでは(ロータの回転数が所定回転数r01に達するまでは)、磁束制御籠を櫛部へ流れる磁束が最大となる位置にして、コイルの界磁により発電を行う(図11の矢印F1参照)。ここで、線aは、磁束制御籠が磁束を遮らず、櫛部へ流れる磁束が最大となる磁束制御籠位置における発電特性である。   Further, the permanent magnet generator has a characteristic that the generated voltage increases linearly in proportion to the rotor rotational speed when the saddle position is fixed. Therefore, until the generated voltage reaches the specified voltage (14V) (until the rotor speed reaches the predetermined speed r01), the magnetic flux control rod is placed at the position where the magnetic flux flowing to the comb portion is maximized, and the coil field To generate power (see arrow F1 in FIG. 11). Here, the line a is the power generation characteristic at the position of the magnetic flux control rod where the magnetic flux control rod does not block the magnetic flux and the magnetic flux flowing to the comb portion is maximum.

そして、発電電圧が規定電圧に達すると、このままの状態では発電量が過多となってしまうため、ロータの回転数の増加に応じて磁束制御籠を移動させながら櫛部へ流れる磁束を減少させていくことにより、ロータの回転数が変化しても発電電圧は規定電圧を保持するように制御する(図11の矢印F2参照)。ここで、線bは、磁束制御籠により櫛部へ流れる磁束を最小とするような限界の磁束制御籠位置における発電特性であり、このような特性線a〜線bの間で磁束制御籠を回転させて籠位置を制御することにより、ロータ回転数r01〜r02の間で発電電圧を一定に保持することができる。   When the generated voltage reaches the specified voltage, the power generation amount becomes excessive in this state, so that the magnetic flux flowing to the comb portion is decreased while moving the magnetic flux control rod in accordance with the increase in the rotational speed of the rotor. Thus, the generated voltage is controlled so as to maintain the specified voltage even if the rotational speed of the rotor changes (see arrow F2 in FIG. 11). Here, the line b is a power generation characteristic at the limit magnetic flux control rod position that minimizes the magnetic flux flowing to the comb portion by the magnetic flux control rod, and the magnetic flux control rod is rotated between such characteristic lines a to b. Thus, by controlling the saddle position, the generated voltage can be kept constant between the rotor rotational speeds r01 to r02.

また、回転数r02以上の領域では、このN1ターンよりも巻数の少ないN2ターンのコイルに切り替えて、上述と同様の籠位置制御を行う(或いは、N1ターンとは逆向きに巻き上げられた弱め界磁用の巻線に通電し、弱め界磁を作用させてN1ターンの界磁を弱めて、籠位置制御を行う)ことにより一定電圧を発生させる。図11の場合では、回転数r02又はr02′以上ではN2ターンに切り替えて発電電圧が一定となるように磁束制御を実行し(線c〜線d、及び矢印F3参照)、エンジン回転数がさらに上昇して、このN2ターンで一定電圧制御ができなくなる回転数に達すると、その後N2ターンとは逆向きに巻き上げられた弱め界磁用の巻線に通電して、磁束制御を行う。   In the region where the rotation speed is r02 or more, the coil is switched to the N2 turn coil having a smaller number of turns than the N1 turn, and the same saddle position control as described above is performed (or the weak field wound up in the direction opposite to the N1 turn). A constant voltage is generated by energizing the magnetic winding and applying a field weakening to weaken the N1 turn field to control the saddle position. In the case of FIG. 11, when the rotational speed is r02 or r02 ′ or higher, the N2 turn is switched to perform magnetic flux control so that the generated voltage becomes constant (see lines c to d and arrow F3), and the engine rotational speed is further increased. When the rotation speed increases and reaches a rotational speed at which constant voltage control cannot be performed in this N2 turn, then the field-weakening coil wound in the opposite direction to the N2 turn is energized to perform magnetic flux control.

ところで、このようなコイル巻数の切り替えや磁束制御籠の位相制御は、主にエンジン回転数(ロータ回転数)をパラメータとしたマップを用いて求めている。また、このマップは、バッテリがある所定のバッテリSOC(残存容量)のときに目標電圧が得られるように予めキャリブレーションされている。したがって、実際の発電制御においては、現在のバッテリSOCを検出し、バッテリSOCの変動に応じた発電制御(例えばバッテリSOCが低下している場合には発電電圧を大きく設定する等)が必要がある。   By the way, such switching of the number of coil turns and phase control of the magnetic flux control rod are mainly obtained by using a map having the engine speed (rotor speed) as a parameter. In addition, this map is calibrated in advance so that the target voltage is obtained when the battery is a certain battery SOC (remaining capacity). Therefore, in the actual power generation control, it is necessary to detect the current battery SOC and generate power according to the fluctuation of the battery SOC (for example, when the battery SOC is low, the power generation voltage is set large). .

一方、このような発電機をエンジンとトランスミッションとの間に配設することで、いわゆるISA(Integrated Starter and Alternator)システムを構築することができる。ここで、ISAシステムとは、停車時にはエンジンを停止させ、発進時には発電機をスタータとして用いるアイドリングストップスタート機能(アイドルストップ機能と略す)、車両の減速時に運動エネルギーを電気エネルギーに回生する減速エネルギー回生機能、及び発電機をモータとして駆動しエンジン駆動力をアシストするパワーアシスト機能の3つの機能を有するシステムであって、このようなISAシステムにより大幅な燃費改善効果を得ることができる。   On the other hand, by disposing such a generator between the engine and the transmission, a so-called ISA (Integrated Starter and Alternator) system can be constructed. Here, the ISA system is an idling stop start function (abbreviated as an idle stop function) that uses the generator as a starter when the vehicle stops, and a deceleration energy regeneration that regenerates kinetic energy into electrical energy when the vehicle decelerates. It is a system having three functions: a function and a power assist function that assists the engine driving force by driving the generator as a motor. By such an ISA system, a significant fuel efficiency improvement effect can be obtained.

このようなISAシステムにおいては、バッテリの残存容量(SOC)が低下している状態でアイドルストップやパワーアシストを行うと、バッテリの劣化を早めてしまう等の悪影響を及ぼすため、ISAシステムでは現在のバッテリの残存容量(SOC)を正しく検知することが重要となる。
そこで、従来よりバッテリSOCを検知する手法として、バッテリからの充電時及び放電時の電流を積算し、電流の収支に基づいてバッテリSOCを推定する手法(例えば特許文献2参照)や、バッテリ電圧を検出し、このバッテリ電圧からバッテリSOCを推定する手法(例えば特許文献3参照)が広く知られている。
特開2005−184948号公報 特開2006−149070号公報 特開2006−256690号公報
In such an ISA system, if the idle stop or power assist is performed in a state where the remaining capacity (SOC) of the battery is lowered, an adverse effect such as a rapid deterioration of the battery is caused. It is important to correctly detect the remaining capacity (SOC) of the battery.
Therefore, as a conventional method for detecting the battery SOC, a method for integrating the current during charging and discharging from the battery and estimating the battery SOC based on the current balance (for example, see Patent Document 2), A technique for detecting and estimating the battery SOC from the battery voltage (see, for example, Patent Document 3) is widely known.
JP 2005-184948 A JP 2006-149070 A JP 2006-256690 A

しかしながら、上述した従来のバッテリSOC推定手法(特許文献2及び3)では誤差が大きく精度が低いという課題がある。また、バッテリSOCを検知する手段を新たに設けると、この分だけコスト増になってしまう。
また、上述したように、発電制御においてはコイル巻数及び制御籠位相をエンジン回転数をパラメータとするマップから求めるオープンループ制御を適用しているが、このマップ値はある所定のバッテリSOCのときに目標電圧になるようにキャリブレーションした値であるため、バッテリSOCが変動してしまうと発電電圧が目標電圧値からずれてしまい、発電制御の精度が低下してしまう。
However, the above-described conventional battery SOC estimation methods (Patent Documents 2 and 3) have a problem that errors are large and accuracy is low. Further, if a means for detecting the battery SOC is newly provided, the cost increases accordingly.
In addition, as described above, in the power generation control, the open loop control for obtaining the number of coil turns and the control soot phase from the map using the engine speed as a parameter is applied, but this map value is obtained when a certain battery SOC is set. Since the value is calibrated to the target voltage, if the battery SOC fluctuates, the generated voltage deviates from the target voltage value, and the accuracy of the power generation control decreases.

また、このような発電機をISAシステムに適用した場合、バッテリSOCが低下した状態でアイドルストップスタートを繰り返し実行するとバッテリの劣化を早めるという課題がある。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、コスト増を招くことなく高い精度でバッテリのSOCを検知又は推定できるようにした、永久磁石式発電機の制御装置を提供することを目的とする。
Moreover, when such a generator is applied to an ISA system, there is a problem that battery deterioration is accelerated if the idle stop start is repeatedly executed with the battery SOC lowered.
The present invention was devised in view of such problems, and provides a controller for a permanent magnet generator that can detect or estimate the SOC of a battery with high accuracy without incurring an increase in cost. Objective.

このため、本発明の永久磁石式発電機の制御装置は、車両のエンジンに接続され該エンジンの駆動力により発電する永久磁石式の発電機と、該発電機の発電量を増減させる発電量調整手段と、該エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、該エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数に基づいて該発電量調整手段に対する基本制御量を設定する基本制御量設定手段と、該発電機の目標発電電圧を設定する目標発電電圧設定手段と、該発電機の実際の発電電圧と該発電機の目標発電電圧との差に基づき該発電量調整手段に対する補正量を求める補正量設定手段と、該基本制御量設定手段で設定された基本制御量及び該補正量設定手段で設定された補正量に基づいて該発電量調整手段の作動を制御する制御手段と、該補正量設定手段で設定された補正量に基づきバッテリの残存容量を推定するバッテリ残存容量推定手段とを有することを特徴としている(請求項1)。   For this reason, the control device for a permanent magnet generator according to the present invention includes a permanent magnet generator that is connected to an engine of a vehicle and generates electric power by the driving force of the engine, and a power generation amount adjustment that increases or decreases the power generation amount of the generator. A basic control amount setting for setting a basic control amount for the power generation amount adjusting means on the basis of the engine speed detecting means for detecting the engine speed and the engine speed detected by the engine speed detecting means A correction amount for the power generation amount adjusting means based on a difference between the actual power generation voltage of the generator and the target power generation voltage of the generator. Correction amount setting means to be obtained; control means for controlling the operation of the power generation amount adjusting means based on the basic control amount set by the basic control amount setting means and the correction amount set by the correction amount setting means; and It is characterized by having a battery remaining capacity estimating means for estimating the remaining capacity of the battery based on the correction amount set by the positive quantity setting means (claim 1).

また、該制御手段は、該バッテリ残存容量判定手段で判定されたバッテリの残存容量に基づいて該車両のアイドルストップ制御の可否を判定するのが好ましい(請求項2)。
また、該制御手段は、該バッテリ残存容量判定手段で判定されたバッテリの残存容量に基づいて該目標発電電圧を設定するのが好ましい(請求項3)。
Preferably, the control means determines whether or not the idle stop control of the vehicle is possible based on the remaining capacity of the battery determined by the remaining battery capacity determining means (claim 2).
Further, it is preferable that the control means sets the target generated voltage based on the remaining capacity of the battery determined by the remaining battery capacity determining means (claim 3).

また、該残存容量判定手段は、一定時間毎に該補正量を平均化した値に基づいて該バッテリの残存容量を推定するのが好ましい(請求項4)。
また、該車両の電気負荷を検出する電気負荷検出手段を有し、該基本制御量設定手段は、該エンジン回転数に加えて電気負荷検出手段で検出された電気負荷に基づいて該基本制御量を設定するのが好ましい(請求項5)
また、該発電機が、該エンジンの出力軸に接続されるとともに永久磁石を備えたロータと、該ロータの外周側でハウジングに固定されるとともに巻線を備えたステータと、該ステータと該ロータとの間に配置され該ステータに対して相対移動して該永久磁石から該ステータへ流れる磁束を制御する磁束制御籠とを有し、該制御手段は、該車両の電気負荷と該エンジン回転数とに基づいて籠位置を設定する籠位置設定手段を備えているのが好ましい(請求項6)。
Preferably, the remaining capacity determining means estimates the remaining capacity of the battery based on a value obtained by averaging the correction amount at regular intervals.
The basic control amount setting means includes an electric load detection means for detecting an electric load of the vehicle, and the basic control amount setting means is based on the electric load detected by the electric load detection means in addition to the engine speed. Is preferably set (Claim 5).
A rotor connected to the output shaft of the engine and provided with a permanent magnet; a stator fixed to a housing on the outer peripheral side of the rotor and provided with a winding; and the stator and the rotor And a magnetic flux control rod for controlling the magnetic flux flowing from the permanent magnet to the stator by moving relative to the stator, and the control means includes the electric load of the vehicle and the engine speed It is preferable that a heel position setting means for setting the heel position based on the above is provided (claim 6).

また、該巻線としては、巻き数及び/又は巻き方向の異なる複数の巻線が用意され、該制御手段は、該電気負荷と該エンジン回転数とに基づいて該複数の巻線から最適な巻線を選択する巻線設定手段を備えているのが好ましい(請求項7)   In addition, as the windings, a plurality of windings having different winding numbers and / or winding directions are prepared, and the control means optimizes the plurality of windings based on the electric load and the engine speed. Preferably, a winding setting means for selecting a winding is provided.

本発明の永久磁石式発電機の制御装置によれば、エンジン回転数に基づいて発電量調整手段に対する基本制御量を設定するとともに、発電機の実際の発電電圧と目標発電電圧との差に基づき発電量調整手段に対する補正量を求め、上記基本制御量及び上記補正量に基づいて発電量調整手段の作動を制御することにより、高い精度で発電機の作動を制御することができる。また、上記補正量とバッテリの残存容量(SOC)とは強い相関関係があるので、これを利用してバッテリSOCを推定することにより、コスト増を招くことなく高い精度でバッテリのSOCを推定することができる(請求項1)。   According to the control device for the permanent magnet generator of the present invention, the basic control amount for the power generation amount adjusting means is set based on the engine speed, and based on the difference between the actual power generation voltage of the generator and the target power generation voltage. By obtaining a correction amount for the power generation amount adjusting means and controlling the operation of the power generation amount adjusting means based on the basic control amount and the correction amount, the operation of the generator can be controlled with high accuracy. In addition, since the correction amount and the remaining capacity (SOC) of the battery have a strong correlation, by estimating the battery SOC using this, the SOC of the battery is estimated with high accuracy without causing an increase in cost. (Claim 1).

また、バッテリの残存容量に基づいて車両のアイドルストップ制御の可否を判定するので、バッテリの劣化を抑制することができる(請求項2)。
また、バッテリの残存容量に基づいて目標発電電圧を設定するので、バッテリの状態に適した精度の高い発電電圧を設定することができる(請求項3)。
また、一定時間毎に補正量を平均化するので、一時的なエンジン回転数の上昇による補正量の変動やノイズ等による補正量の変動を抑制することができる利点がある(請求項4)。
In addition, since it is determined whether or not the idle stop control of the vehicle is possible based on the remaining capacity of the battery, it is possible to suppress the deterioration of the battery.
Moreover, since the target generated voltage is set based on the remaining capacity of the battery, it is possible to set a highly accurate generated voltage suitable for the state of the battery.
In addition, since the correction amount is averaged at fixed time intervals, there is an advantage that fluctuations in the correction amount due to a temporary increase in the engine speed and fluctuations in the correction amount due to noise or the like can be suppressed.

また、電気負荷とエンジン回転数とに基づいて基本制御量を設定することにより精度の高い発電制御を行うことができる。すなわち、電気負荷を考慮しない場合には、電気機器の負荷の変動に伴い目標電圧に対するオーバシュートやアンダシュートが生じて実際の発電電圧がハンチングするおそれがあったが、本発明によればエンジン回転数に加えて電気負荷に基づいて磁束制御籠の目標位相を設定するので、負荷変動が生じても発電電圧のハンチング抑制することができる(請求項5)。   Moreover, highly accurate power generation control can be performed by setting the basic control amount based on the electric load and the engine speed. That is, when the electric load is not taken into account, there is a possibility that an actual power generation voltage may be hunted due to overshoot or undershoot with respect to the target voltage due to fluctuations in the load of the electric equipment. Since the target phase of the magnetic flux control rod is set based on the electric load in addition to the number, the hunting of the generated voltage can be suppressed even if the load fluctuates (Claim 5).

また、籠位置設定手段を設けることにより、電気負荷とエンジン回転数とに基づいて籠位置を容易に且つ速やかに設定することができる(請求項6)。
また、巻線設定手段を設けることにより電気負荷とエンジン回転数とに基づいて最適な巻線を容易に且つ速やかに設定することができる(請求項7)。
Further, by providing the heel position setting means, the heel position can be easily and quickly set based on the electric load and the engine speed (Claim 6).
Further, by providing the winding setting means, it is possible to easily and quickly set the optimum winding based on the electric load and the engine speed (Claim 7).

以下、図面により、本発明の一実施形態に係る永久磁石式発電機の制御装置について説明すると、本実施形態に係る永久磁石式発電機3は、図1に示すように、自動車用エンジン(以下、単にエンジンと記す)1と、このエンジン1に接続されたトランスミッション2との間に配置されたスタータジェネレータであって、エンジン1の始動用モータとしての機能と、エンジン1により駆動される発電機としての機能とを兼ね備えている。   Hereinafter, a permanent magnet generator control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. A permanent magnet generator 3 according to the present embodiment includes an automobile engine (hereinafter referred to as an engine for automobiles) as shown in FIG. A starter generator disposed between the transmission 1 connected to the engine 1 and a function as a starting motor of the engine 1, and a generator driven by the engine 1. Combined with the function.

また、この発電機3により、この車両にはいわゆるISA(Integrated Starter and Alternator)の機能が設けられている。そして、ISAを備えることにより、例えば車速が略0でブレーキオン等のアイドルストップ条件を満たすと、エンジンを停止させ、その後ブレーキオフ、或いはアクセルオン等のエンジン再始動条件を満たすと、発電機3をスタータとして用いエンジンを再始動させるようになっている。   In addition, the generator 3 provides the vehicle with a so-called ISA (Integrated Starter and Alternator) function. By providing the ISA, for example, when the vehicle speed is substantially 0 and an idle stop condition such as brake on is satisfied, the engine is stopped, and then when an engine restart condition such as brake off or accelerator on is satisfied, the generator 3 As a starter, the engine is restarted.

この永久磁石式発電機3は、図2(a),(b),図3(a),(b)に示すように、エンジン1のシリンダブロック及びトランスミッション(ここでは、自動変速機)2のケースと一体に結合されたハウジング31と、このハウジング31に図示しない軸受を介して回転可能に支持された回転子のロータ33と、ロータ33の外周側に離隔するように配置されハウジング31に固定された回転子のステータ35とを備え、ステータ35とロータ33との間には、ステータ35に対して相対移動して永久磁石部材32からステータ35の櫛部35bへ流れる磁束を制御する磁束制御籠36が配設されている。   As shown in FIGS. 2 (a), 2 (b), 3 (a), and 3 (b), the permanent magnet generator 3 includes a cylinder block and a transmission (here, an automatic transmission) 2 of the engine 1. A housing 31 integrally coupled to the case, a rotor 33 of a rotor rotatably supported by a bearing (not shown) in the housing 31, and arranged to be separated from the outer peripheral side of the rotor 33 and fixed to the housing 31 A stator 35 of the rotor formed between the stator 35 and the rotor 33, and a magnetic flux control rod that controls the magnetic flux that moves relative to the stator 35 and flows from the permanent magnet member 32 to the comb portion 35b of the stator 35. 36 is arranged.

ロータ33は、エンジン1の出力軸(クランクシャフト)11に接続され出力軸11と一体に回転するようになっており、ロータ33の外周面には、永久磁石部材32が周設されている。
ステータ35は、ステータコア35aとこのステータコア35aに巻き上げられた巻線(コイル)34とから構成されている。ステータコア35aは、周方向に離隔するように配置され形成された複数の櫛部35bと、これらの櫛部35b間に形成されたスロット部35cと、隣接する櫛部35bを連結するため周方向に延びるブリッジ部35dとを備え、巻線34はスロット部35bに配置されている。
The rotor 33 is connected to the output shaft (crankshaft) 11 of the engine 1 and rotates integrally with the output shaft 11, and a permanent magnet member 32 is provided around the outer peripheral surface of the rotor 33.
The stator 35 includes a stator core 35a and windings (coils) 34 wound around the stator core 35a. The stator core 35a includes a plurality of comb portions 35b arranged and formed to be spaced apart in the circumferential direction, a slot portion 35c formed between the comb portions 35b, and a bridge portion extending in the circumferential direction to connect the adjacent comb portions 35b. 35d, and the winding 34 is disposed in the slot portion 35b.

磁束制御籠36は、図3(a),(b)に示すように、ステータ35とロータ33との間の隙間33aに配置され、図示しない軸受を介してハウジング31に回転自在に支持され、ステータ35に対して相対回転して磁束を制御する。この磁束制御籠36は、周方向に離隔するように配置されステータ35の櫛部35bと相対するように突起した複数の歯部36aを備えている。   As shown in FIGS. 3A and 3B, the magnetic flux control rod 36 is disposed in a gap 33a between the stator 35 and the rotor 33, and is rotatably supported by the housing 31 via a bearing (not shown). The magnetic flux is controlled by rotating relative to the stator 35. The magnetic flux control rod 36 includes a plurality of tooth portions 36 a that are arranged so as to be separated from each other in the circumferential direction and project so as to face the comb portion 35 b of the stator 35.

そして、図3(a)に示すように、複数の歯部36aが、ステータ35の櫛部35bと同位相になると、ステータ35回りに生じる磁束を最大とし、図3(b)に示すように、複数の歯部36aの位相が、ステータ35の櫛部35bの位相とずれると、そのズレ量に応じてステータ35回りに生じる磁束は減少する。
この磁束制御籠36をハウジング31に対して回転させるために、磁束制御籠36には、図2に示すように、アクチュエータとしてのDCモータ(磁束制御用DCモータ)37がウォームギア38を介して接続され、図4に示すように、このDCモータ37を制御手段としてのコントローラ(スタータジェネレータ制御ユニット)40により制御するようになっている。なお、本実施形態においては、上記の磁束制御籠36とDCモータ37とウォームギア38とにより、発電機3の発電量を増減させる発電量調整手段6が構成されている。
Then, as shown in FIG. 3A, when the plurality of teeth 36a are in phase with the comb portion 35b of the stator 35, the magnetic flux generated around the stator 35 is maximized, and as shown in FIG. When the phase of the plurality of tooth portions 36a is shifted from the phase of the comb portion 35b of the stator 35, the magnetic flux generated around the stator 35 is reduced according to the amount of deviation.
In order to rotate the magnetic flux control rod 36 with respect to the housing 31, a DC motor (DC motor for magnetic flux control) 37 as an actuator is connected to the magnetic flux control rod 36 via a worm gear 38 as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the DC motor 37 is controlled by a controller (starter generator control unit) 40 as a control means. In the present embodiment, the magnetic flux control rod 36, the DC motor 37, and the worm gear 38 constitute the power generation amount adjusting means 6 that increases or decreases the power generation amount of the generator 3.

また、ステータコア35aに巻き上げられた巻線34は、図4に示すように、第1の巻き数N1(N1は例えば24)だけ巻き上げられた第1の主巻線(第1メインコイル、N1ターンともいう)34aと、この第1コイル34aの界磁を弱めるように第1メインコイル34aとは逆向きに巻き上げられ有効巻き数が可変の弱め界磁用副巻線(サブコイル)34bと、第1の巻き数N1よりも少ない第2の巻き数N2(N2は例えば15)だけ第1メインコイルと同方向に巻き上げられた第2の主巻線(第2メインコイル、N2ターンともいう)34cとが並列に備えられ、整流器42を介してバッテリ41と接続されている。また、この電気回路には、各コイルを選択して使用するためのスイッチ43a〜43cが設けられている。   Further, as shown in FIG. 4, the winding 34 wound up on the stator core 35a has a first main winding (first main coil, N1 turn) wound up by a first winding number N1 (N1 is 24, for example). 34a), a field weakening sub-winding (subcoil) 34b wound in the opposite direction to the first main coil 34a so as to weaken the field of the first coil 34a, and having a variable effective number of turns. Second main winding (also referred to as second main coil, N2 turn) 34c wound in the same direction as the first main coil by a second number of turns N2 (N2 is, for example, 15) less than the number of turns N1 of 1 Are connected in parallel and connected to the battery 41 via the rectifier 42. In addition, the electric circuit is provided with switches 43a to 43c for selecting and using each coil.

さらに、第1メインコイル34aは、コイル34a1とコイル34a2とが直列に組み合わされてなり、スイッチ43aを閉成し、スイッチ43b,43cを開成すれば、コイル34a1とコイル34a2とからなる第1メインコイル34aが通電し、巻き数N1に応じた大きな磁界が発生し、スイッチ43cを閉成し、スイッチ34a,43bを開成すれば、第2メインコイル34cが通電し、同一回転条件では巻き数N2に応じて第1メインコイル34aよりも弱い磁界が発生する。   Further, the first main coil 34a is formed by combining a coil 34a1 and a coil 34a2 in series. When the switch 43a is closed and the switches 43b and 43c are opened, the first main coil 34a is composed of the coil 34a1 and the coil 34a2. When the coil 34a is energized, a large magnetic field corresponding to the number of turns N1 is generated, the switch 43c is closed, and the switches 34a and 43b are opened, the second main coil 34c is energized. Accordingly, a magnetic field weaker than that of the first main coil 34a is generated.

また、第1メインコイル34aの一部であるコイル34a2は、第2の巻き数N2よりも少ない第3の巻き数N3(N3は例えば6)だけ巻き上げられた第3の主巻線(第3メインコイル、N3ターンともいう)として機能し、スイッチ43bを閉成し、スイッチ43a,43cを開成すれば、コイル34a2のみからなる第3メインコイルが通電し、巻き数N3に応じて第2メインコイル34cよりも弱い磁界が発生する。   Further, the coil 34a2 which is a part of the first main coil 34a has a third main winding (the third winding) wound up by a third winding number N3 (N3 is 6 for example) smaller than the second winding number N2. When the switch 43b is closed and the switches 43a and 43c are opened, the third main coil consisting only of the coil 34a2 is energized, and the second main coil is turned on according to the number of turns N3. A magnetic field weaker than that of the coil 34c is generated.

また、サブコイル34bは、有効巻数を可変制御可能、或いはボリューム調整可能に構成されており、ボリュームを最小にすれば、サブコイル34bは実質的に非通電となる。また、サブコイル34bにはボリューム調整に応じた巻き数分だけ弱め界磁電流が流れ、この弱め界磁電流に応じて、第1メインコイル34a,第2メインコイル34c,第3メインコイル34a2の界磁を弱めることができるようになっている。   The subcoil 34b is configured so that the effective number of turns can be variably controlled or the volume can be adjusted. When the volume is minimized, the subcoil 34b is substantially de-energized. Further, a field weakening current flows through the subcoil 34b by the number of turns corresponding to the volume adjustment, and the fields of the first main coil 34a, the second main coil 34c, and the third main coil 34a2 according to the field weakening current. The magnet can be weakened.

つまり、サブコイル34bは、第1メインコイル34aの通電時には、第1メインコイル34aの界磁を弱める第1の弱め界磁用副巻線(第1サブコイル)として機能し、第2メインコイル34cの通電時には、第2メインコイル34cの界磁を弱める第2の弱め界磁用副巻線(第2サブコイル)として機能し、第3メインコイル34a2の通電時には、第3メインコイル34a2の界磁を弱める第3の弱め界磁用副巻線(第3サブコイル)として機能する。ただし、本実施形態においては、第1メインコイル34aの通電時には、弱め界磁電流を用いないので、第1サブコイルとして機能することはない。これは、第1のメインコイル34aと第2のメインコイル34cとの特性の設定によるもので、本実施形態では第1サブコイルとして機能しなくても規定電圧を発生することが可能となっているからである。   That is, when the first main coil 34a is energized, the subcoil 34b functions as a first field weakening subwinding (first subcoil) that weakens the field of the first main coil 34a, and the second main coil 34c When energized, it functions as a second field weakening sub-winding (second subcoil) that weakens the field of the second main coil 34c. When the third main coil 34a2 is energized, the field of the third main coil 34a2 is reduced. It functions as a third field weakening sub-winding (third subcoil) for weakening. However, in the present embodiment, when the first main coil 34a is energized, the field weakening current is not used, so that it does not function as the first sub-coil. This is due to the setting of the characteristics of the first main coil 34a and the second main coil 34c. In the present embodiment, it is possible to generate a specified voltage without functioning as the first sub-coil. Because.

これに対して、第1及び第2のメインコイル34a,34cの巻数の関係により、第1のメインコイル34aによる発電領域と第2のメインコイル34cによる発電領域との間に規定電圧を発電できない領域が存在する場合には、第1サブコイルを用いてこれら2つの発電領域の間で規定電圧を発電するようにしてもよい。
さて、コントローラ40は、永久磁石式発電機3による発電時には、主にロータの回転速度(即ち、エンジン回転数に応じたロータ回転数)rと、発電電圧Vとに応じて、磁束制御籠36の回転位相の制御と共に、各スイッチ43a〜43cの開閉制御、及び、サブコイル34bのボリューム調整を行うようになっている。
On the other hand, the specified voltage cannot be generated between the power generation region by the first main coil 34a and the power generation region by the second main coil 34c due to the number of turns of the first and second main coils 34a and 34c. When there is a region, the first subcoil may be used to generate a specified voltage between these two power generation regions.
The controller 40, when generating power by the permanent magnet generator 3, mainly controls the magnetic flux control rod 36 according to the rotor rotational speed (that is, the rotor rotational speed corresponding to the engine rotational speed) r and the generated voltage V. In addition to the control of the rotation phase, the opening / closing control of the switches 43a to 43c and the volume adjustment of the subcoil 34b are performed.

つまり、原則的には、磁束制御籠36の回転位相により発電電圧が一定となるように電圧調整を行い、籠制御で調整できる範囲を超えるとターン数を切り替えたり、サブコイル34bにより弱め界磁を作用させたりすることにより、電圧を一定値に制御するようになっている。
ところで、このような発電機3を自動車に搭載した場合には、車両の電気負荷の変動(ヘッドライトのオンオフやエアコンのオンオフ或いはオーディオのオンオフ等)によって発電特性が変化してしまい、発電制御が不安定となるおそれがある。
In other words, in principle, the voltage is adjusted so that the generated voltage is constant depending on the rotational phase of the magnetic flux control rod 36, and if the range that can be adjusted by the rod control is exceeded, the number of turns is switched, or the field weakening is caused by the subcoil 34b. By making it act, the voltage is controlled to a constant value.
By the way, when such a generator 3 is mounted on an automobile, the power generation characteristics change due to fluctuations in the electric load of the vehicle (headlight on / off, air conditioner on / off, audio on / off, etc.). May become unstable.

そこで、本実施形態では、エンジン回転数(ロータ回転数)に加え、この自動車に搭載された電気機器(発電機3で発電された電力により作動する電気機器)負荷状態もパラメータとして適用し、これらエンジン回転数及び電気負荷を用いてコイル34を切り換えたり磁束制御籠36の位相を変更したりするようになっている。
なお、本実施形態においては、具体的には、コイル34は、エンジン回転数の増大又は電気負荷の増大に従い、以下の順番で切り換えられるようになっている。
1.N1ターン
2.N2ターン
3.N2ターン+弱め界磁
4.N3ターン
5.N3ターン+弱め界磁
ここで、コイル34の選択及び磁束制御籠36の位相は、それぞれコントローラ40内に設けられたマップ(図5の符号7,8参照)により設定されるようになっている。これについては詳しくは後述する。
Therefore, in the present embodiment, in addition to the engine speed (rotor speed), the load state of the electric equipment (electric equipment that operates by the electric power generated by the generator 3) mounted on the automobile is also applied as a parameter. The coil 34 is switched or the phase of the magnetic flux control rod 36 is changed using the engine speed and the electric load.
In the present embodiment, specifically, the coil 34 is switched in the following order as the engine speed increases or the electrical load increases.
1. N1 turn 2. N2 turn 3. N2 turn + field weakening4. N3 turn 5. N3 turn + field weakening Here, the selection of the coil 34 and the phase of the magnetic flux control rod 36 are set by maps (see reference numerals 7 and 8 in FIG. 5) provided in the controller 40, respectively. . This will be described in detail later.

さて、次に本装置の要部構成について詳細に説明すると、図4及び図5に示すように、コントローラ40には、エンジン回転数(ロータ回転数)を検出するエンジン回転数センサ(エンジン回転数検出手段)4と、上記電気機器(図示省略)の負荷を検出する負荷センサ(電気負荷検出手段)5とが接続されている。ここで、負荷センサ5は、具体的には各電気機器の作動を制御したり監視したりするECU(例えばエアコンECU)であって、各電気機器のECUとコントローラ40とが相互通信可能に接続されている。なお、負荷センサ5としては上述のものに限定されず、車両に設けられた電流センサ50(図4参照)とインパネに設けられた各電気機器の操作スイッチとから構成してもよい。   Next, the configuration of the main part of the present apparatus will be described in detail. As shown in FIGS. 4 and 5, the controller 40 has an engine speed sensor (engine speed) for detecting the engine speed (rotor speed). Detection means) 4 and a load sensor (electric load detection means) 5 for detecting a load of the electric device (not shown) are connected. Here, the load sensor 5 is specifically an ECU (for example, an air conditioner ECU) that controls and monitors the operation of each electric device, and the ECU of each electric device and the controller 40 are connected to each other so that they can communicate with each other. Has been. Note that the load sensor 5 is not limited to the above-described one, and may be composed of a current sensor 50 (see FIG. 4) provided in the vehicle and an operation switch of each electric device provided in the instrument panel.

また、コントローラ40の内部には、図5に示すように、巻潜設定マップ(巻線設定手段)7,籠位置設定マップ(籠位置設定手段、又は基本制御量設定手段)8,補正量設定マップ(補正量設定手段)9,SOC判定マップ(バッテリ残存容量推定手段)10及びアイドルストップ可否判定手段12が設けられている。
このうち、巻線設定マップ7はエンジン回転数と電気負荷とに基づいて複数のコイル34から最適な巻線を選択する手段であって、本実施形態では図6(a)に示すようなマップとして設けられている。また、籠位置設定手段8は、エンジン回転数と電気負荷とに基づいて籠位置を設定する手段であって、本実施形態では図6(b)に示すようなマップとして設けられている。なお、これらのマップ7,8は、上述したように本実施形態ではエンジン回転数と電気負荷とをパラメータとしてコイル巻数及び籠位置を設定するマップとして構成されているが、少なくともエンジン回転数に基づいてコイル巻数及び籠位置を設定できればよく、電気負荷をパラメータとして設定しなくてもよい。ただし、より高い精度で発電制御を行うのであれば、電気負荷をパラメータとして適用するのが好ましい。
Further, inside the controller 40, as shown in FIG. 5, a winding latent setting map (winding setting means) 7, a saddle position setting map (マ ッ プ position setting means or basic control amount setting means) 8, a correction amount setting A map (correction amount setting means) 9, an SOC determination map (battery remaining capacity estimation means) 10, and an idle stop availability determination means 12 are provided.
Among these, the winding setting map 7 is a means for selecting an optimum winding from the plurality of coils 34 based on the engine speed and the electric load. In this embodiment, the winding setting map 7 is a map as shown in FIG. It is provided as. The saddle position setting means 8 is a means for setting the saddle position based on the engine speed and the electrical load, and is provided as a map as shown in FIG. 6B in this embodiment. Note that, as described above, these maps 7 and 8 are configured as maps for setting the number of coil turns and the saddle position using the engine speed and the electric load as parameters in the present embodiment, but at least based on the engine speed. Thus, it is only necessary to set the number of coil turns and the saddle position, and the electric load need not be set as a parameter. However, if power generation control is performed with higher accuracy, it is preferable to apply the electrical load as a parameter.

巻線設定マップ(巻線設定手段)7は、図6(a)に示すように、エンジン回転数と電気負荷とをパラメータとして、複数のコイル34(本実施形態ではN1ターン,N2ターン,N2ターン+弱め界磁,N3ターン及びN3ターン+弱め界磁の5つ)の中から1つを選択するためのマップであって、電気負荷を一定と仮定するとエンジン回転数が増大するほど巻数の小さい(発電量の小さい)コイルが選択されるような特性に設定されており、またエンジン回転数が一定と仮定すると電気負荷が増大するほど巻数の大きい(発電量の大きい)コイルが選択されるような特性になっている。   As shown in FIG. 6A, the winding setting map (winding setting means) 7 has a plurality of coils 34 (N1 turn, N2 turn, N2 in this embodiment) using the engine speed and electric load as parameters. (Turn + field weakening, N3 turn and N3 turn + field weakening) is a map for selecting one, and assuming that the electric load is constant, the number of turns increases as the engine speed increases. The characteristic is set such that a small coil (low power generation amount) is selected, and a coil having a larger number of turns (large power generation amount) is selected as the electric load increases assuming that the engine speed is constant. It has the following characteristics.

これは、基本的にコイル巻数が一定であれば、エンジン回転数が高くなるほど発電電圧が大きくなるからであり、発電電圧を一定に保持するにはエンジン回転数が高くなるほど発電量の小さいコイルを選択する必要があるからである。また、電気負荷が大きくなるとその分要求される発電量が増大するので、電気負荷の増大に応じて、発電量の大きいコイルが選択されるようになっている。   This is because, basically, if the number of coil turns is constant, the power generation voltage increases as the engine speed increases. To keep the power generation voltage constant, a coil with a smaller power generation amount is used as the engine speed increases. This is because it is necessary to select. Further, since the required power generation amount increases as the electrical load increases, a coil with a large power generation amount is selected according to the increase in the electrical load.

なお、巻線設定手段7は、図6(a)に示すようなマップに限定されず、エンジン回転数と電気負荷とからコイル巻数を設定するものであればどのようなマップであってもよいし、マップ以外の手段であってもよい。
一方、籠位置設定マップ8は、図6(b)に示すように、各コイル毎にそれぞれ独立したマップとしてコントローラ40に記憶されており、本実施形態においては、上述した5つのコイルのマップM1〜M5として記憶されている。また、各マップM1〜M5には電気負荷と回転数とに応じた籠位置(目標籠位置)がそれぞれ記憶されている。そして、上述の巻線設定手段7からの情報に基づいて、複数のマップの中から現在設定されているコイルに対応するマップを選択すると、このマップから電気負荷と回転数とに基づいて磁束制御籠36の目標籠位置(基本制御量)を求めるようになっている。なお、言うまでもなく各マップで設定される目標籠位置とは、そのときのエンジン回転数と電気負荷とにおいて発生電圧が目標電圧となるような籠位置である。
The winding setting means 7 is not limited to the map as shown in FIG. 6A, and may be any map as long as the number of coil turns is set from the engine speed and the electric load. However, means other than the map may be used.
On the other hand, as shown in FIG. 6B, the eyelid position setting map 8 is stored in the controller 40 as an independent map for each coil, and in the present embodiment, the above-described five coil map M1. ~ M5 is stored. Each map M1 to M5 stores a saddle position (target saddle position) corresponding to the electrical load and the rotational speed. When a map corresponding to the currently set coil is selected from a plurality of maps based on the information from the winding setting means 7 described above, the magnetic flux control is performed based on the electric load and the rotational speed from this map. The target heel position (basic control amount) of the heel 36 is obtained. Needless to say, the target kite position set in each map is a kite position where the generated voltage becomes the target voltage at the engine speed and the electric load at that time.

ところで、この籠位置設定マップ8では、バッテリ41が所定の残存容量(SOC)のとき(例えばSOC=80%のとき)に目標電圧Vtになるような籠位置がキャリブレーションされている。つまり、実バッテリSOCが、籠位置設定マップ8をキャリブレーションしたときの所定SOCと一致していれば、磁束制御籠36をこの籠位置設定マップ8で設定される籠位置に制御することで目標電圧Vtを得ることができるようになっている。   By the way, in this saddle position setting map 8, the saddle position is calibrated such that the target voltage Vt is obtained when the battery 41 has a predetermined remaining capacity (SOC) (for example, when SOC = 80%). That is, if the actual battery SOC matches the predetermined SOC when the saddle position setting map 8 is calibrated, the target is obtained by controlling the magnetic flux control rod 36 to the saddle position set in the saddle position setting map 8. The voltage Vt can be obtained.

しかし、バッテリSOCが変化すると籠位置設定マップ8で得られた籠位置に磁束制御籠36を制御しても目標発電電圧を得ることができなくなる。さらに、本実施形態においては、バッテリ41のSOCに応じて要求発電量(即ち目標電圧)も変化するように構成されているため、上述のようなオープンループ制御のみでは、バッテリSOCが変化すると実際の発電電圧と目標電圧との乖離が大きくなる。   However, if the battery SOC changes, the target generated voltage cannot be obtained even if the magnetic flux control rod 36 is controlled to the rod position obtained by the rod position setting map 8. Furthermore, in the present embodiment, the required power generation amount (that is, the target voltage) is also changed according to the SOC of the battery 41. Therefore, when the battery SOC changes only by the open loop control as described above, The difference between the generated voltage and the target voltage becomes larger.

ここで、バッテリ41のSOCに応じた要求発電量(即ち目標電圧)の設定について簡単に説明すると、コントローラ40には、バッテリSOCとエンジン運転状態とに基づいて発電機2の目標発電電圧Vtを設定する目標発電電圧設定手段(図示省略)が設けられており、この目標発電電圧設定手段では、例えば図8に示すフローチャートにしたがって、目標電圧を設定するようになっている。   Here, the setting of the required power generation amount (that is, the target voltage) according to the SOC of the battery 41 will be briefly described. The controller 40 receives the target power generation voltage Vt of the generator 2 based on the battery SOC and the engine operating state. Target power generation voltage setting means (not shown) for setting is provided, and in this target power generation voltage setting means, the target voltage is set according to the flowchart shown in FIG. 8, for example.

すなわち、まずステップS101において、SOCが所定値(80%)以上か否かを判定し、SOCが所定値(80%)以上であればステップS102〜S106においてエンジンの運転状態に基づいて目標電圧を設定するようになっている。なお、バッテリ41のSOCは後述するSOC判定マップにより求めることができる。そして、エンジン1が加速中であれば、目標電圧VtをVt1(例えば12V)に設定し(ステップS102,S104)、定常運転状態であれば目標電圧VtをVt2(>Vt1であって、例えば13.6V)に設定する(ステップS103,S106)。さらには、エンジン1が減速運転状態であれば、目標電圧をVt3(>Vt2であって、例えば14V)に設定する(ステップS102,S103及びS105)。   That is, first, in step S101, it is determined whether or not the SOC is equal to or greater than a predetermined value (80%). If the SOC is equal to or greater than the predetermined value (80%), the target voltage is set based on the engine operating state in steps S102 to S106. It is supposed to be set. The SOC of the battery 41 can be obtained from an SOC determination map described later. If the engine 1 is accelerating, the target voltage Vt is set to Vt1 (for example, 12V) (steps S102 and S104). If the engine 1 is in a steady operation state, the target voltage Vt is set to Vt2 (> Vt1, for example, 13 .6V) (steps S103 and S106). Furthermore, if the engine 1 is in a decelerating operation state, the target voltage is set to Vt3 (> Vt2, for example, 14V) (steps S102, S103, and S105).

また、SOCが所定値(80%)未満であればステップS107〜S111において目標電圧が設定されるようになっている。なお、この場合には、エンジン運転状態が同じであれば、SOC所定値以上のときよりも高い電圧に目標電圧が設定されるようになっている。例えば、SOCが所定値未満でエンジン1が加速中であれば、目標電圧VtをVt1′(>Vt1;例えば13.6V)に設定し(ステップS107,S109)、定常運転状態であれば、目標電圧VtをVt2′(>Vt2、且つ>Vt1′;例えば14V)に設定し(ステップS108,S111)、さらには、エンジン1が減速運転状態であれば、目標電圧をVt3′(>Vt3、且つ>Vt2′;例えば14.4V)に設定する。なお、各目標電圧としては少なくとも以下の関係を満たしていればよい。
Vt1>Vt2>Vt3
Vt1′>Vt2′>Vt3′
Vt1′>Vt1
Vt2′>Vt2
Vt3>Vt3′
これは、SOCが低下している状況では、同じエンジン回転数、同じ負荷であっても余分に発電するように制御しないとSOC低下分を補うことができないからであり、また、同じSOCが低下している状況であっても、減速中の場合にはエンジン回転数も低下するため、目標電圧を加速時及び定常運転時の目標電圧よりも大きな値に設定する必要があるからである。
If the SOC is less than a predetermined value (80%), the target voltage is set in steps S107 to S111. In this case, if the engine operating state is the same, the target voltage is set to a higher voltage than when the SOC is equal to or greater than a predetermined value. For example, if the SOC is less than a predetermined value and the engine 1 is accelerating, the target voltage Vt is set to Vt1 ′ (>Vt1; for example, 13.6 V) (steps S107 and S109). The voltage Vt is set to Vt2 ′ (> Vt2, and> Vt1 ′; for example, 14V) (steps S108 and S111). Further, if the engine 1 is in a decelerating operation state, the target voltage is set to Vt3 ′ (> Vt3, and > Vt2 '; for example, 14.4V). Each target voltage only needs to satisfy at least the following relationship.
Vt1>Vt2> Vt3
Vt1 '>Vt2'> Vt3 '
Vt1 '> Vt1
Vt2 '> Vt2
Vt3> Vt3 ′
This is because, in a situation where the SOC is decreasing, the SOC reduction cannot be compensated for unless the engine is controlled to generate extra power even at the same engine speed and load, and the same SOC decreases. This is because, even in a situation where the vehicle is decelerating, the engine speed is also reduced, so that the target voltage must be set to a value larger than the target voltage during acceleration and steady operation.

なお、詳しくは後述するが、本装置では、この目標発電電圧をパラメータにして新たにバッテリSOCが推定されるようになっており、次回目標発電電圧を設定する際には今回求めたバッテリSOCが用いられるようになっている。これにより、バッテリSOCは逐次更新されるようになっている。
一方、上述したように籠位置設定マップ8では、バッテリ41が所定のSOC(ここでは80%)のときに、目標電圧Vtになるような籠位置が設定されているため、目標電圧がSOCの変動にともない変動すると、目標電圧Vtと実際の発電電圧Vrとの間に乖離が生じることになる。
As will be described in detail later, in this apparatus, the battery SOC is newly estimated using the target power generation voltage as a parameter. When the next target power generation voltage is set, the battery SOC obtained this time is determined. It has come to be used. As a result, the battery SOC is sequentially updated.
On the other hand, as described above, in the saddle position setting map 8, since the saddle position is set such that the target voltage Vt is reached when the battery 41 has a predetermined SOC (80% in this case), the target voltage is equal to the SOC. If the fluctuation occurs with the fluctuation, a divergence occurs between the target voltage Vt and the actual generated voltage Vr.

このため、本装置では、発電機2の実際の発電電圧Vrと目標発電電圧Vtとの差ΔVに基づき磁束制御籠36の目標籠位置(基本制御量)に対する補正量を求める補正量設定マップ(補正量設定手段)9が設けられている。
ここで、補正量設定マップ9は、上記電圧差ΔVをパラメータとして、この電圧差ΔVを解消する補正量を予めキャリブレーションにより記憶させたマップであって、このマップにより発電機2の発電電圧がフィードバック補正されるようになっている。したがって、この補正量設定マップ9は電圧フィードバック補正部ということもできる。なお、この補正量設定マップ9では、籠位置設定マップ8で設定される磁束制御籠36の目標籠位置(基本制御量)に対する補正位相(角度)として出力されるようになっている。
For this reason, in this apparatus, a correction amount setting map for obtaining a correction amount for the target rod position (basic control amount) of the magnetic flux control rod 36 based on the difference ΔV between the actual generated voltage Vr of the generator 2 and the target generated voltage Vt ( Correction amount setting means) 9 is provided.
Here, the correction amount setting map 9 is a map in which the correction amount for eliminating the voltage difference ΔV is stored in advance by calibration using the voltage difference ΔV as a parameter, and the generated voltage of the generator 2 is determined based on this map. Feedback correction is made. Therefore, the correction amount setting map 9 can also be called a voltage feedback correction unit. In this correction amount setting map 9, a correction phase (angle) with respect to the target rod position (basic control amount) of the magnetic flux control rod 36 set in the rod position setting map 8 is output.

そして、上記籠位置設定マップ8で設定された籠位置に対し、補正量設定マップ9で設定された補正量を加えることにより、最終的な籠位置が設定されるようになっている。
また、このようにしてコイル34の巻数及び磁束制御籠36の位相が設定されると、コントローラ40からコイル34及びアクチュエータ(モータ)37に対して作動制御信号が出力される。そして、コイル34の巻数が切り換えられるとともに、アクチュエータ37が作動してウォームギア38を介して磁束制御籠36の位相が変更される。
Then, the final wrinkle position is set by adding the correction amount set in the correction amount setting map 9 to the wrinkle position set in the wrinkle position setting map 8.
When the number of turns of the coil 34 and the phase of the magnetic flux control rod 36 are set in this way, an operation control signal is output from the controller 40 to the coil 34 and the actuator (motor) 37. Then, the number of turns of the coil 34 is switched, and the actuator 37 is operated to change the phase of the magnetic flux control rod 36 via the worm gear 38.

ところで、図5に示すように、コントローラ40内には、磁束制御籠に対するフィードバック補正量をパラメータとしてバッテリの残存容量(SOC)を求めるSOC判定マップ10が設けられている。
このSOC判定マップ10は、バッテリSOCによりフィードバック補正量が変化するという特性を利用したものであって、本実施形態の場合には上述のようにSOC=80%を基準として籠位置設定マップ8を作成しているため、図7に示すようにフィードバック補正量が0のとき、バッテリSOCが80%となるようなマップとして設けられている。
Incidentally, as shown in FIG. 5, an SOC determination map 10 is provided in the controller 40 for obtaining the remaining battery capacity (SOC) using the feedback correction amount for the magnetic flux control rod as a parameter.
This SOC determination map 10 uses the characteristic that the feedback correction amount changes depending on the battery SOC. In the case of this embodiment, the SOC position setting map 8 is based on SOC = 80% as described above. Therefore, as shown in FIG. 7, when the feedback correction amount is 0, the map is provided so that the battery SOC is 80%.

なお、本実施形態では、フィードバック補正量は、磁束制御籠36に対する位相(角度)として与えられており、このフィードバック補正量が大きくなるほど発電電圧を抑制する側に補正量(補正位相)が設定され、逆に小さくなるほど発電電圧を増大させる側に補正量(補正位相)が設定される。
このため、SOC判定マップ10は、図7に示すようにフィードバック補正量が大きくなるほど(発電量が小さくなるほど)、現在のバッテリSOCが大きいと判定するような特性のマップに設定されている。なお、このSOC判定マップ10についても、予め実験等によりキャリブレーションにより求めたものが用いられる。
In this embodiment, the feedback correction amount is given as a phase (angle) with respect to the magnetic flux control rod 36, and as the feedback correction amount increases, the correction amount (correction phase) is set on the side that suppresses the generated voltage. On the contrary, the correction amount (correction phase) is set on the side that increases the generated voltage as the value decreases.
Therefore, as shown in FIG. 7, the SOC determination map 10 is set to a characteristic map that determines that the current battery SOC is larger as the feedback correction amount is larger (the power generation amount is smaller). The SOC determination map 10 is also obtained in advance by calibration through experiments or the like.

また、SOC判定マップ10では、所定の制御周期(例えば50msec)毎にフィードバック補正量が入力されるが、本実施形態においては、上記所定の制御周期毎に逐次SOCを推定するのではなく、一定時間毎(例えば10sec毎)にフィードバック補正量を平均し、該平均値を用いてバッテリSOCを推定するようになっている。
これは、ノイズ等によりフィードバック補正量が一時的に変動すると、バッテリSOCの推定値がハンチングするためであり、このようなハンチングを防止するべく、一定時間のフィードバック補正量の平均値を用いてバッテリSOCを推定するようになっている。
In the SOC determination map 10, a feedback correction amount is input every predetermined control cycle (for example, 50 msec). In the present embodiment, the SOC is not estimated sequentially for each predetermined control cycle, but is constant. The feedback correction amount is averaged every time (for example, every 10 sec), and the battery SOC is estimated using the average value.
This is because when the feedback correction amount fluctuates temporarily due to noise or the like, the estimated value of the battery SOC hunts, and in order to prevent such hunting, the battery is calculated using the average value of the feedback correction amount for a certain period of time. The SOC is estimated.

また、このようなフィードバック補正量の平均値に対して温度(気温)及び大気圧等の補正が行われるようになっている。すなわち、フィードバック補正量が同じ値であっても、気温や大気圧の影響により、実際のSOCに対して誤差が生じる。このため、本実施形態では図示しないマップにより温度をパラメータとして温度補正係数を求めるとともに、気圧をパラメータとして気圧補正係数を求めるようになっており、上記フィードバック補正量の平均値に各補正係数を乗じた結果を最終的なパラメータとして、図7に示すようなマップからバッテリSOCを求めるようになっている。   Further, correction of temperature (air temperature), atmospheric pressure, and the like is performed on the average value of such feedback correction amount. That is, even if the feedback correction amount is the same value, an error occurs with respect to the actual SOC due to the influence of the temperature and atmospheric pressure. For this reason, in the present embodiment, a temperature correction coefficient is obtained using temperature as a parameter using a map (not shown), and an air pressure correction coefficient is obtained using atmospheric pressure as a parameter. The average value of the feedback correction amount is multiplied by each correction coefficient. The battery SOC is obtained from a map as shown in FIG. 7 using the result as a final parameter.

また、このSOC判定マップ10で推定されたバッテリSOCは、コントローラ40に設けられたアイドルストップ制御可否判定手段12に出力され、バッテリSOCに基づいてアイドルストップ制御の可否判定が行われるようになっている。そして、このアイドルストップ制御可否判定手段12では、例えばバッテリSOCが所定の閾値(例えば40%)を下回ると、アイドルストップ制御を禁止するようになっている。   Further, the battery SOC estimated by the SOC determination map 10 is output to the idle stop control availability determination means 12 provided in the controller 40, and whether or not the idle stop control is possible is determined based on the battery SOC. Yes. The idle stop control availability determination means 12 prohibits the idle stop control when, for example, the battery SOC falls below a predetermined threshold (for example, 40%).

これは、バッテリSOCが低下した状態でエンジンの再始動を頻繁に行うようなアイドルストップ制御を実行すると、バッテリ上がりが生じるおそれがあるほか、バッテリの劣化を早めるおそれがあるからである。
また、すでに説明したが、本実施形態ではバッテリSOCが低下すると、これを補うべく要求発電量も変化するようになっており、このSOC判定マップ10で推定されたバッテリSOCに基づいて、目標発電電圧が設定されるようになっている。つまり、このSOC判定マップ10でバッテリSOCが推定されると、このバッテリSOCは図示しない目標発電電圧設定手段に入力され、目標発電電圧設定手段では図8に示すようなフローチャートに基づいて目標発電電圧を設定するようになっている。
This is because if the idle stop control is performed such that the engine is frequently restarted in a state where the battery SOC is lowered, the battery may run out and the battery may be deteriorated earlier.
Further, as described above, in the present embodiment, when the battery SOC decreases, the required power generation amount also changes to compensate for this, and the target power generation is based on the battery SOC estimated by the SOC determination map 10. The voltage is set. In other words, when the battery SOC is estimated by the SOC determination map 10, the battery SOC is input to a target power generation voltage setting unit (not shown), and the target power generation voltage setting unit performs the target power generation voltage based on the flowchart shown in FIG. Is set.

本発明の一実施形態に係る永久磁石式発電機の制御装置は上述のように構成されているので、その作用について図9のフローチャートを用いて説明すると以下のようになる。
まず、ステップS1においてエンジン回転数と電気負荷とから巻線設定マップ7を用いてコイル34の巻数を決定する。次に、ステップS2に進み、ステップS1で設定された巻数のコイルに対応するマップを籠位置設定マップ8に記憶された複数のマップM1〜M5の中から選択するとともに、エンジン回転数と電気負荷とに基づいて選択されたマップから磁束制御籠36の目標籠位置(基本制御量)を設定する。
Since the control device for a permanent magnet generator according to one embodiment of the present invention is configured as described above, its operation will be described below with reference to the flowchart of FIG.
First, in step S1, the number of turns of the coil 34 is determined using the winding setting map 7 from the engine speed and the electric load. Next, the process proceeds to step S2, and a map corresponding to the coil having the number of turns set in step S1 is selected from a plurality of maps M1 to M5 stored in the saddle position setting map 8, and the engine speed and electric load are selected. The target position (basic control amount) of the magnetic flux control rod 36 is set from the map selected based on the above.

次に、ステップS3に進み、実発電電圧と目標発電電圧との電圧差に基づいて目標籠位置のフィードバック補正量を設定する。さらに、ステップS4において、一定時間毎にフィードバック補正量の平均値を算出するとともに、ステップS5において上記ステップS4で算出されたフィードバック補正量平均値に対して温度及び大気圧等に応じた補正を行う。   Next, proceeding to step S3, the feedback correction amount for the target rod position is set based on the voltage difference between the actual generated voltage and the target generated voltage. Further, in step S4, an average value of the feedback correction amount is calculated at regular time intervals, and in step S5, the feedback correction amount average value calculated in step S4 is corrected according to temperature, atmospheric pressure, and the like. .

そして、ステップS6において、上記ステップS5で算出されたフィードバック補正量をステップS2で設定された磁束制御籠36の目標籠位置(基本制御量)に加えることにより目標籠位置を補正し、磁束制御籠36の位相を補正後目標籠位置に向けて制御する。また、これと同時にコイルの巻数も切り換える。
また、ステップS7において、上記フィードバック補正量に基づいてバッテリ41のSOCをが推定される。これはバッテリSOCが低下するほどフィードバック補正量が大きくなる特性を利用している。
In step S6, the target correction position is corrected by adding the feedback correction amount calculated in step S5 to the target control position (basic control amount) of the magnetic flux control control 36 set in step S2. The phase of 36 is controlled toward the corrected target position. At the same time, the number of turns of the coil is switched.
In step S7, the SOC of the battery 41 is estimated based on the feedback correction amount. This utilizes the characteristic that the feedback correction amount increases as the battery SOC decreases.

そして、ステップS8では、推定されたバッテリSOCに基づいてアイドルストップ制御の可否判定を行い、例えばバッテリSOCが所定の閾値以下の場合には、アイドルストップ制御を禁止する。したがって、この場合には所定のアイドルストップ条件が成立してもエンジンを停止せずにアイドル状態が維持される。また、バッテリSOCが推定されると、アイドルストップ制御の可否判定以外にも、図8を用いて説明したフローチャートにしたがって目標発電電圧が更新される。   In step S8, whether or not the idle stop control is possible is determined based on the estimated battery SOC. For example, when the battery SOC is equal to or lower than a predetermined threshold, the idle stop control is prohibited. Therefore, in this case, the idle state is maintained without stopping the engine even if a predetermined idle stop condition is satisfied. When the battery SOC is estimated, the target generated voltage is updated according to the flowchart described with reference to FIG. 8 in addition to the determination of whether or not the idle stop control is possible.

図10は、本装置の作用及び効果を説明するタイムチャートであって、(a)はコイル巻数、(b)は磁束制御籠位置、(c)は発電電圧、(d)はエンジン回転数(=ロータ回転数)をそれぞれ示している。また、(c)及び(d)において、実線は補正後の籠位置及び電圧値、破線は補正前の籠位置及び電圧値を示している。
さて、図10(d)に示すように、エンジン1が比較的低回転域で、且つ定常運転状態にあるときに、t=t1においてエンジン回転数が急増すると、(a)に示すように、コイル34の巻数は発電が小さくなる側のコイルに切り換えられるとともに、(b)に示すように、エンジン回転数に応じて磁束制御籠36の位相が変動する。また、これ以降もエンジン回転数の変動に伴い、(a),(b)に示すように、コイル巻数及び籠位相が変動する。
FIG. 10 is a time chart for explaining the operation and effect of this device, where (a) is the number of coil turns, (b) is the position of the magnetic flux control rod, (c) is the generated voltage, and (d) is the engine speed ( = Rotor speed). In (c) and (d), the solid line indicates the corrected position and voltage value, and the broken line indicates the corrected position and voltage value.
As shown in FIG. 10 (d), when the engine 1 is in a relatively low speed region and in a steady operation state, when the engine speed rapidly increases at t = t1, as shown in (a), The number of turns of the coil 34 is switched to the coil on the side where power generation is reduced, and the phase of the magnetic flux control rod 36 varies according to the engine speed, as shown in FIG. In addition, as shown in (a) and (b), the number of coil turns and the saddle phase also fluctuate as the engine speed changes thereafter.

ここで、バッテリ41のSOCが低下している状態では、磁束制御籠36の補正を実行しないと、(c)に示すように目標発電電圧と実発電電圧(線S参照)との差が大きくなってしまい、電力が不足してしまうことになる。
これに対し、本装置のように、実発電電圧と目標発電電圧との差がなくなるようにフィードバック補正量を加味することにより、(b)に示すように籠位置が線Pから線Qに補正され、これにより、(c)に示すように発電電圧が目標電圧に近づけることができる(線R参照)。なお、(b)に示す網掛け処理を施した部分がフィードバック補正量に相当する。
Here, in the state where the SOC of the battery 41 is lowered, unless the magnetic flux control rod 36 is corrected, the difference between the target generated voltage and the actual generated voltage (see line S) is large as shown in (c). As a result, power will be insufficient.
On the other hand, as in this device, by adding the feedback correction amount so that the difference between the actual power generation voltage and the target power generation voltage is eliminated, the heel position is corrected from line P to line Q as shown in (b). Thus, the generated voltage can be brought close to the target voltage as shown in (c) (see line R). Note that the shaded portion shown in (b) corresponds to the feedback correction amount.

そして、このときのフィードバック補正量に基づいて、図7に示すマップからバッテリSOCを推定し、推定されたSOCに基づいて、アイドルストップ制御の可否が判定されるとともに、目標発電電圧が新たに設定される。
以上詳述したように、本発明の一実施形態に係る永久磁石式発電機の制御装置によれば、少なくともエンジン回転数に基づいて磁束制御籠36(発電量調整手段)に対する目標籠位置(基本制御量)を設定するとともに、発電機の実際の発電電圧と目標発電電圧との差に基づき目標籠位置に対するフィードバック補正量を求め、上記フィードバック補正量を加味して磁束制御籠36(及びアクチュエータ37)の作動を制御することにより、高い精度で発電機の作動を制御することができる。また、上記フィードバック補正量とバッテリ41の残存容量(SOC)とは強い相関関係があるので、これを利用してバッテリSOCを推定することにより、コスト増を招くことなく高い精度でバッテリのSOCを推定することができるという特有の利点がある。
Then, based on the feedback correction amount at this time, the battery SOC is estimated from the map shown in FIG. 7. Based on the estimated SOC, whether or not the idle stop control is possible is determined, and the target power generation voltage is newly set. Is done.
As described above in detail, according to the control device for a permanent magnet generator according to an embodiment of the present invention, the target rod position (basic) with respect to the magnetic flux control rod 36 (power generation amount adjusting means) based on at least the engine speed. Control amount), a feedback correction amount for the target kite position is obtained based on the difference between the actual power generation voltage of the generator and the target power generation voltage, and the magnetic flux control rod 36 (and actuator 37) is added by taking the feedback correction amount into consideration. ), The operation of the generator can be controlled with high accuracy. Further, since the feedback correction amount and the remaining capacity (SOC) of the battery 41 have a strong correlation, the battery SOC can be estimated with high accuracy without causing an increase in cost by using this to estimate the battery SOC. There is a unique advantage that it can be estimated.

また、バッテリ41のSOCに基づいて車両のアイドルストップ制御の可否を判定するので、バッテリ41のSOCの低下により、アイドルストップ後の再始動ができなくなるような事態を回避することができ、精度の高いアイドルストップ制御を実現できる。また、SOCが低下した状態でアイドルストップ制御を続行するとバッテリの劣化を招くおそれがあるが、このようなバッテリの劣化を抑制することができる。また、バッテリの残存容量に基づいて目標発電電圧を更新していくので、バッテリ41の状態に適した精度の高い発電電圧を設定することができる。   In addition, since it is determined whether or not the vehicle idling stop control is possible based on the SOC of the battery 41, it is possible to avoid a situation where the restart after the idling stop cannot be performed due to the decrease in the SOC of the battery 41. High idle stop control can be realized. Further, if the idle stop control is continued in a state where the SOC is lowered, the battery may be deteriorated. However, such battery deterioration can be suppressed. Further, since the target generated voltage is updated based on the remaining capacity of the battery, a highly accurate generated voltage suitable for the state of the battery 41 can be set.

また、SOC判定マップ10(バッテリ残存容量推定手段)においては、一定時間毎にフィードバック補正量を平均化して籠位置を補正するので、一時的なエンジン回転数の上昇による補正量の変動やノイズ等による補正量の変動を抑制することができる。
また、エンジン回転数に加えて電気負荷を用いて目標籠位置(基本制御量)を設定するので精度の高い発電制御を行うことができる。すなわち、電気負荷を考慮しない場合には、電気機器の負荷の変動に伴い目標電圧に対するオーバシュートやアンダシュートが生じて実際の発電電圧がハンチングするおそれがあったが、エンジン回転数及び電気負荷に基づいて磁束制御籠の目標位相を設定することにより、負荷変動が生じても発電電圧のハンチング抑制することができる。
Further, in the SOC determination map 10 (battery remaining capacity estimating means), the feedback correction amount is averaged every predetermined time to correct the saddle position, so that the correction amount variation due to a temporary increase in engine speed, noise, etc. The fluctuation of the correction amount due to can be suppressed.
Further, since the target saddle position (basic control amount) is set using an electric load in addition to the engine speed, highly accurate power generation control can be performed. In other words, when electric load is not taken into account, overshoot and undershoot with respect to the target voltage may occur due to fluctuations in the load of the electric equipment, and the actual generated voltage may hunt. By setting the target phase of the magnetic flux control rod based on this, it is possible to suppress hunting of the generated voltage even if a load change occurs.

また、籠位置設定手段(籠位置設定マップ)8を設けることにより、電気負荷とエンジン回転数とに基づいて籠位置を容易に且つ速やかに設定することができる。また、巻線設定手段(巻線設定マップ)7を設けることにより電気負荷とエンジン回転数とに基づいて最適な巻線を容易に且つ速やかに設定することができる。
以上本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上述の実施形態においては、SOC判定マップ10でバッテリSOCが推定されるとバッテリSOCを目標発電電圧設定手段にフィードバックし、フィードバックにより更新されたバッテリSOCと運転状態とに基づいて目標発電電圧を設定するように構成されているが、これに代えて目標発電電圧を設定する際のバッテリSOCをフィードバックせずに所定値(例えば80%)に固定しておいてもよい。この場合、目標発電電圧と実発電電圧との差異は大きくなるが、このような場合であっても、この電圧の偏差に基づいて実際のSOCを判定することができる。したがって、バッテリSOCを求めることのみを目的とするのであれば、求めたバッテリSOCを目標発電電圧設定手段にフィードバックしなくてもよい。
Further, by providing the heel position setting means (the heel position setting map) 8, the heel position can be easily and quickly set based on the electric load and the engine speed. Further, by providing the winding setting means (winding setting map) 7, the optimum winding can be easily and quickly set based on the electric load and the engine speed.
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, when the battery SOC is estimated by the SOC determination map 10, the battery SOC is fed back to the target power generation voltage setting means, and the target power generation voltage is based on the battery SOC updated by the feedback and the operating state. However, instead of this, the battery SOC when setting the target generated voltage may be fixed to a predetermined value (for example, 80%) without feedback. In this case, the difference between the target power generation voltage and the actual power generation voltage is large, but even in such a case, the actual SOC can be determined based on the deviation of this voltage. Therefore, if it is only intended to obtain the battery SOC, the obtained battery SOC does not need to be fed back to the target generated voltage setting means.

また、上述の実施形態では巻線設定手段7及び籠位置設定8において、パラメータとして実際のエンジン回転数を用いているが、この代わりに未来のエンジン回転数を予測した予測エンジン回転数を用いても良い。
この場合、予測エンジン回転数を用いたフィードフォワード制御により発電機3の作動を制御するのが好ましい。また、予測エンジン回転数を用いることにより、籠位置制御の応答遅れに起因する電圧制御のオーバシュートやアンダシュートをさらに抑制することができる。また、エンジン回転数の予測手法については、エンジン1の定常運転時には逐次最小二乗法(第1の予測手法)を用い、また、エンジンの1の過渡運転時には変速機2のトルクコンバータのトルク収支モデル(第2の予測手法)を用いてエンジン回転数を予測するのが好ましい。
In the above-described embodiment, the actual engine speed is used as a parameter in the winding setting means 7 and the saddle position setting 8, but instead of using the predicted engine speed that predicts the future engine speed. Also good.
In this case, it is preferable to control the operation of the generator 3 by feedforward control using the predicted engine speed. Further, by using the predicted engine speed, it is possible to further suppress overshoot and undershoot of voltage control due to a response delay of the saddle position control. Further, as a method for predicting the engine speed, a sequential least square method (first prediction method) is used during steady operation of the engine 1, and a torque balance model of a torque converter of the transmission 2 during transient operation of the engine 1. It is preferable to predict the engine speed using the (second prediction method).

また、上述では、目標発電電圧をバッテリSOCとエンジン運転状態とに応じて変更するように構成しているが、目標発電電圧を一定としてもよいし、単にエンジン運転状態に応じて変更するようにしてもよい。また、バッテリ残存容量推定手段では、一定時間毎にフィードバック補正量を平均化しているが、瞬時値を用いても良い。
なお、発電機2の細部の構成についても本実施形態のものに限定されず種々変更可能である。
In the above description, the target power generation voltage is configured to change according to the battery SOC and the engine operating state. However, the target power generation voltage may be constant or simply changed according to the engine operating state. May be. In the battery remaining capacity estimating means, the feedback correction amount is averaged every fixed time, but an instantaneous value may be used.
The detailed configuration of the generator 2 is not limited to that of the present embodiment and can be variously changed.

本発明が適用される永久磁石式発電機を装備した車両用エンジンを示す側面図である。It is a side view showing an engine for vehicles equipped with a permanent magnet type generator to which the present invention is applied. 本発明が適用される永久磁石式発電機の構成を示す図であり、(a)はその横断面図(ロータ回転軸と直交する断面図)、(b)はその縦断面図(ロータ回転軸に沿った断面図)である。It is a figure which shows the structure of the permanent magnet type generator to which this invention is applied, (a) is the cross-sectional view (cross-sectional view orthogonal to a rotor rotating shaft), (b) is the longitudinal cross-sectional view (rotor rotating shaft) FIG. 本発明が適用される永久磁石式発電機の磁束制御籠を示す拡大横断面図であり、(a)は磁束制御籠が磁束を最大とする位置にある状態を示し、(b)は磁束制御籠が磁束を減少させる位置にある状態を示す図である。It is an expanded cross-sectional view which shows the magnetic flux control rod of the permanent magnet type generator to which this invention is applied, (a) shows the state in which the magnetic flux control rod is in the position which makes magnetic flux the maximum, (b) is magnetic flux control. It is a figure which shows the state which exists in the position where a heel reduces magnetic flux. 本発明の一実施形態に係る永久磁石式発電機の全体的な制御ブロック図である。1 is an overall control block diagram of a permanent magnet generator according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る永久磁石式発電機の要部構成に着目した制御ブロック図である。It is a control block diagram which paid its attention to the principal part structure of the permanent magnet type generator which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る永久磁石式発電機の制御装置の要部について説明するための図であって、(a)は巻線設定マップの一例を示す図、(b)は籠位置設定マップの一例を示す図である。It is a figure for demonstrating the principal part of the control apparatus of the permanent magnet type generator which concerns on one Embodiment of this invention, Comprising: (a) is a figure which shows an example of a winding setting map, (b) is a saddle position setting It is a figure which shows an example of a map. 本発明の一実施形態に係る永久磁石式発電機のバッテリ残存容量推定手段について説明する図である。It is a figure explaining the battery remaining capacity estimation means of the permanent magnet type generator which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る永久磁石式発電機の目標発電電圧を設定するためのフローチャートである。It is a flowchart for setting the target generated voltage of the permanent magnet type generator which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る永久磁石式発電機の作用について説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the effect | action of the permanent magnet type generator which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る永久磁石式発電機の作用について説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the effect | action of the permanent magnet type generator which concerns on one Embodiment of this invention. 従来の永久磁石式発電機の制御装置について説明する図である。It is a figure explaining the control apparatus of the conventional permanent magnet type generator.

符号の説明Explanation of symbols

1 自動車用エンジン
2 トランスミッション
3 モータジェネレータ(永久磁石式発電機)
4 エンジン回転数センサ(エンジン回転数検出手段)
5 負荷センサ(電気負荷検出手段)
6 発電量調整手段
7 巻線設定マップ(巻線設定手段)
8 籠位置設定マップ(籠位置設定手段)
9 補正量設定マップ(補正量設定手段)
10 SOC判定マップ(バッテリ残存容量推定手段)
11 出力軸(クランクシャフト)
12 アイドルストップ制御可否判定手段
31 ハウジング
32 永久磁石部材
33 ロータ
33a 隙間
34 巻線(コイル)
35 ステータ
35a ステータコア
35b 櫛部
35c スロット部
35d ブリッジ部
36 磁束制御籠
36a 歯部
37 DCモータ(アクチュエータ)
38 ウォームギア
40 コントローラ又はスタータジェネレータ制御ユニット(制御手段)
41 バッテリ
42 整流器
43 スイッチ
1 Automotive engine 2 Transmission 3 Motor generator (permanent magnet generator)
4 Engine speed sensor (Engine speed detection means)
5 Load sensor (electric load detection means)
6 Power generation amount adjustment means 7 Winding setting map (winding setting means)
8 籠 position setting map (籠 position setting means)
9 Correction amount setting map (correction amount setting means)
10 SOC determination map (battery remaining capacity estimation means)
11 Output shaft (crankshaft)
12 Idle stop control availability determination means 31 Housing 32 Permanent magnet member 33 Rotor 33a Clearance 34 Winding (coil)
35 Stator 35a Stator core 35b Comb portion 35c Slot portion 35d Bridge portion 36 Magnetic flux control rod 36a Tooth portion 37 DC motor (actuator)
38 Worm gear 40 Controller or starter generator control unit (control means)
41 Battery 42 Rectifier 43 Switch

Claims (7)

車両のエンジンに接続され該エンジンの駆動力により発電する永久磁石式の発電機と、
該発電機の発電量を増減させる発電量調整手段と、
該エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
該エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数に基づいて該発電量調整手段に対する基本制御量を設定する基本制御量設定手段と、
該発電機の目標発電電圧を設定する目標発電電圧設定手段と、
該発電機の実際の発電電圧と該発電機の目標発電電圧との差に基づき該発電量調整手段に対する補正量を求める補正量設定手段と、
該基本制御量設定手段で設定された基本制御量及び該補正量設定手段で設定された補正量に基づいて該発電量調整手段の作動を制御する制御手段と、
該補正量設定手段で設定された補正量に基づきバッテリの残存容量を推定するバッテリ残存容量推定手段とを有する
ことを特徴とする、永久磁石式発電機の制御装置。
A permanent magnet generator that is connected to the engine of the vehicle and generates electric power by the driving force of the engine;
Power generation amount adjusting means for increasing or decreasing the power generation amount of the generator;
Engine speed detecting means for detecting the engine speed;
Basic control amount setting means for setting a basic control amount for the power generation amount adjusting means based on the engine speed detected by the engine speed detecting means;
Target power generation voltage setting means for setting a target power generation voltage of the generator;
Correction amount setting means for obtaining a correction amount for the power generation amount adjusting means based on the difference between the actual power generation voltage of the generator and the target power generation voltage of the generator;
Control means for controlling the operation of the power generation amount adjusting means based on the basic control amount set by the basic control amount setting means and the correction amount set by the correction amount setting means;
A control device for a permanent magnet generator, comprising: battery remaining capacity estimating means for estimating the remaining capacity of the battery based on the correction amount set by the correction amount setting means.
該制御手段は、該バッテリ残存容量判定手段で判定されたバッテリの残存容量に基づいて該車両のアイドルストップ制御の可否を判定する
ことを特徴とする、請求項1記載の永久磁石式発電機の制御装置。
2. The permanent magnet generator according to claim 1, wherein the control means determines whether or not idle stop control of the vehicle is possible based on the remaining capacity of the battery determined by the battery remaining capacity determination means. Control device.
該制御手段は、該バッテリ残存容量判定手段で判定されたバッテリの残存容量に基づいて該目標発電電圧を設定する
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の永久磁石式発電機の制御装置。
The control device for a permanent magnet generator according to claim 1 or 2, wherein the control means sets the target generated voltage based on the remaining capacity of the battery determined by the remaining battery capacity determining means. .
該残存容量判定手段は、一定時間ごとに該補正量を平均化した値に基づいて該バッテリの残存容量を推定する
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の永久磁石式発電機の制御装置。
4. The permanent battery according to claim 1, wherein the remaining capacity determination unit estimates the remaining capacity of the battery based on a value obtained by averaging the correction amount at regular time intervals. Magnet generator control device.
該車両の電気負荷を検出する電気負荷検出手段を有し、
該基本制御量設定手段は、該エンジン回転数に加えて電気負荷検出手段で検出された電気負荷に基づいて該基本制御量を設定する
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の永久磁石式発電機の制御装置。
Electric load detecting means for detecting the electric load of the vehicle;
The basic control amount setting means sets the basic control amount based on the electric load detected by the electric load detection means in addition to the engine speed. The control apparatus of the permanent magnet type generator as described in a term.
該発電機が、
該エンジンの出力軸に接続されるとともに永久磁石を備えたロータと、
該ロータの外周側でハウジングに固定されるとともに巻線を備えたステータと、
該ステータと該ロータとの間に配置され該ステータに対して相対移動して該永久磁石から該ステータへ流れる磁束を制御する磁束制御籠とを有し、
該制御手段は、該車両の電気負荷と該エンジン回転数とに基づいて籠位置を設定する籠位置設定手段をそなえている
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の永久磁石式発電機の制御装置。
The generator
A rotor connected to the output shaft of the engine and having a permanent magnet;
A stator fixed to the housing on the outer peripheral side of the rotor and provided with a winding;
A magnetic flux control rod disposed between the stator and the rotor to move relative to the stator and control a magnetic flux flowing from the permanent magnet to the stator;
6. The control means according to claim 1, further comprising a saddle position setting means for setting a saddle position based on an electric load of the vehicle and the engine speed. Permanent magnet generator control device.
該巻線としては、巻き数及び/又は巻き方向の異なる複数の巻線が用意され、
該制御手段は、該電気負荷と該エンジン回転数とに基づいて該複数の巻線から最適な巻線を選択する巻線設定手段をそなえている
ことを特徴とする、請求項6記載の永久磁石式発電機の制御装置。
As the windings, a plurality of windings having different numbers and / or winding directions are prepared,
7. The permanent control according to claim 6, wherein the control means includes winding setting means for selecting an optimum winding from the plurality of windings based on the electric load and the engine speed. Magnet generator control device.
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JP2013219844A (en) * 2012-04-04 2013-10-24 Denso Corp Energy generation controller
JP6068192B2 (en) * 2013-02-28 2017-01-25 本田技研工業株式会社 Battery state estimation device and vehicle control system
JP5445707B2 (en) * 2013-04-01 2014-03-19 三菱自動車工業株式会社 Power generation control device
JP6234737B2 (en) * 2013-08-30 2017-11-22 株式会社ケーヒン Vehicle control device
JP6670139B2 (en) * 2016-03-15 2020-03-18 株式会社Subaru Power generation control device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07147737A (en) * 1993-11-25 1995-06-06 Nippondenso Co Ltd Dynamo controller for vehicle
JP3300295B2 (en) * 1998-12-07 2002-07-08 本田技研工業株式会社 Control device for hybrid vehicle
JP3709145B2 (en) * 2001-02-20 2005-10-19 英男 河村 Voltage stabilizer for permanent magnet generator / motor
JP4756786B2 (en) * 2001-08-07 2011-08-24 株式会社日本自動車部品総合研究所 VEHICLE BATTERY CHARGE CONTROL DEVICE AND VEHICLE BATTERY CHARGE CONTROL METHOD
JP4190766B2 (en) * 2002-01-25 2008-12-03 古河電気工業株式会社 Method and apparatus for estimating remaining capacity of storage battery mounted on vehicle
JP2004168126A (en) * 2002-11-19 2004-06-17 Mazda Motor Corp Capacity detection control device for vehicular battery

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